土豆切片机的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 摘要 1 关键词 1 1 前 言 2 2 国内外概况 2 国外切片概况 2 国内切片概况 2 3 土豆切片机总体方 案的确定 2 结构特点与工作原理 3 结构特点 3 工作原理及工作条件 2 机构的组成部分及特点 2 电动机 2 皮带传动装置 3 轴 3 4 传动设计计算、零部件的强度、刚度计算 3 动力计算 3 主要参数 4 土豆在料斗、刀片间被切削的受力分析 5 输出轴的转速计算 5 切削功耗 P 切 6 传动、摩擦等的功率损失 6 选择电机 6 切片可靠性的计算 6 计算功率 7 选 V 带的型号 7 求大小带轮 验算带速 V 7 计算 V 带的基准长度 中心距 a 8 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 验算小带轮包角 1 8 求 V 带的根数 8 求作 用在带轮轴上的压力 8 V 带轮的设计 8 V 带轮材料的选择 9 带轮结构形式的设计 9 轮尺寸的设计 10 轴的选择 11 算轴的最小直径 11 轴的结构尺寸确定 12 轴的校核 13 弯扭合成应力校核轴的强度 13 轴承的选择和校核 13 轴承的选择 13 轴承的校核 14 键的选择和校核 14 键的选择 15 的校核 15 5 结构设计 15 刀盘总成的结构设计 15 6 入料斗的设计及叶轮的设计 16 7 机架的设计 16 机架设计要求 16 机架材料的选用及壁厚选择 17 机架整体设计 17 8 机体结构的设计 17 9 结论 18 参考文献 19 致谢 20 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 土豆切片机的设计 摘 要： 随着科学技术的不断发展，农业机械技术也得到了大规模的应用。本文所设计的土豆切片机是一种体积比较小、结构比较简单。适用于家庭、餐厅、小作坊的小型农产品加工机械。土 豆切片机设计的整个过程，其中主要包括总体方案的确定，各部件的设计与计算，总装与部装图纸以及各零件的图纸 。完成了全部设计后，对切片机进行了评价，指出它的特点、优势之处，以及存在的一些不足，并提出了一些改进的措施。 关健词： 切片机；设计；计算 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 As of a of my is a is is of of of of it of of a of 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 1 前言 薯类作物在我国分布很广，有二十多个省、自治区种植，是我国主要粮食作物之一，马铃薯还是一种很好的蔬菜作物。我国薯类作物种植面积 亩左右，总产量达 2 3千万吨，是世界上产薯最多的国家 1。在茎块作物的加工过程中需将其切 成片。因此切片机应运而生。 现在市场上，切片机械己经比较常见了，但是这些机械只适合产业化的生产，而没有适合农民作坊生产的切片机器；另外市场上的这些机械对切片物体的尺寸有着严格要求，不太适合块茎类蔬菜。因此根据市场需求，对块茎类疏菜，如 :红薯、土豆等，进行切片，而且要求切片、大小厚度一致、均匀，效率要比较高，这些要求超出了手工的要求，加之一些营养成分较高的新鲜蔬菜不易保存，需进行加工保存，如 :土豆，所以更需一种能切片的小型机器。该机器能满足切片大小厚度一致、均匀，效率较高，提高了劳动效率，改善了劳动质量，让人从 切片劳动中解放出来，这样既减轻了农民在加工中的劳动强度，也增加了农民的收入，有利于机械化在农村的发展。 2 国内外概况 国外切片概况 目前，国内外已有一些产家研制和生产了此种机器。在国外的公司，如 :美国的哈克逊公司生产了 300 半自动切片机， 动切片机 :意大利碧佳 刀式切片机 :韩国的地质公司的肉类切片机等 2。瑞士G 公司的 列机，日本 式会社的 干）系列机， 日本 式会社的 列机， 美国 司的 列机等。我国的切片的研究开发方面虽然已有 30 年的历史，近几年来切片机的研制发展也非常迅速，但是与发达国家相比目前仍然有一定的距离。但我国的切片机方面仍然没有根本性突破。 国内切片概况 在国内的公司有 :马鞍山华宝机械设备有限公司生产的落地式切片、北京雅宝食品机械厂生产 自动切片机、沈阳清宝食品机械有限公司生产的 东省诸城市大洋食品机械厂的大洋牌土豆切片机有 400 型、 600 型、江阴鑫达药化机械的中药切片机等。这些机器的特点是生产率大，速度快，适合于大型的场合 3。价格比较贵，对于农民的作坊生产来说不适合。 3 土豆切片机总体方案的确定 结构特点与工作原理 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 结构特点 根据本设计的要求及适用面来确定切片机的形式：本设计中我采用卧式切片机， 因为卧式切片机的装料和卸料都比较容易， 结构简单，操作和维修便易，而且卧式相对立式工作时产生的震动小，有益于机械的正常工作，是非常适合作坊的机械。卧式切片机有电机、旋转刀盘、皮带传动装置以及输入 输出物料装置等组成。 本机构主要有以下优点： (1)、降低了人们的劳动强度，提高了工作效率。 (2)、切片的厚度一致性高，损耗低。 (3)、切削种类多，能对土豆、红薯、洋葱等进行切削。 (4)、结构简单紧凑。 工作原理及工作条件 卧式切片机采用电动机作为动力，皮带轮传动减速装置带动输出轴转动，轴的末端接一旋转刀盘，刀盘上的刀片随着刀盘转动，把马铃薯切成片 4。切片的厚度出刀片与刀盘间的垫片厚度在控制。此外，切片与起丝的转换可以通过更换切片来 实现。 如图所示： 1 2 3 4 图 1 土豆切片机原理图 of 机构的组成部分及特点 电动机 由于卧式切片机的生产效率为 500kg/h,所以选择的电动机为 其额定功率为 步转速 n=2000/定计算过程见后面 ). 皮带传动装置 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 切片机选择 动比为 4。 轴 轴的材料为 45号钢，轴的固定选用深沟球轴承：采用轴肩定位 4 传动设计计算、零部件的强度、刚度计算 动力计算 主要参数 刀盘直径 :根据红薯的外型尺寸，切片时所需的速度、生产率等条件，确定 刀盘直径为 300削力 :由资料查得到刀片单位长度承受的切削力至少为 0.3 kg/是直刃刀片和圆弧刃刀片在切削中受力的对比，从而选择刀片 5。 直刃刀片和圆弧刃刀片在切削中受力数 据资料如下 : 对直刃刀片而言直刃刀片在切削中的受力数据如下表： 表 1 直刃刀片分析 of 号 项目 切削面积 切削阻力 平均切削阻力 切削长度 平均切削阻力 kg kg/ kg/ 顺行 24 行 4 顺行 6 行 5 顺行 3 行 10 顺行 行 顺行 9 行 顺行 2 行 2 均 刃刀片在切削中的受力数据如下表： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 表 2 圆刃刀片分析 of 号 项目 切削面积 切削阻力 均切削阻力 切削长度 平均切削阻力 kg/ kg/ 顺行 行 2 顺行 2 逆行 16 15 顺行 13 行 1 2 10 顺行 9 行 2 7 顺行 1 19 行 2 9 顺行 2 12 行 12 均 上两表可以看出圆刃刀片要比直刃刀片省力 50%左右，所以本设计采用圆刃刀片，材料选用 45#。 土豆在料斗、刀片间被切削的受力分析 土豆在切削时的受力情况示意图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 r p 1 9 360500n1 2 3图 2 土豆受力分析图 红薯在切削时，刀片给红薯一切削力 P，同时入料斗也给红薯一反力 N,N 分解为水平分力 1，形成一对力矩 12 =使红薯不跳动 ,不转动，保持平衡则需 I+向相反。 输出轴的转速计算 由小时生产效率 500kg/h 来确定转速 n Q=60 V P (1) Z=1 V=S L Q=500kg/h 取 L=P=10 n，则 s 因此我们将转速定为 n=500 切削功耗 P 切 由前面得 知，切削平均阻力 P=刀片在切削长度内承受的阻力矩积分得： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 图 3 扭矩图 P .(14035(2) =|14035= (3) 传动、摩擦等的功率损失 由机械设计上表可得 6 总总刀盘轴承皮 为：；则、 可知 总功率 = (4) 切P =为经电动 机的传输功率 ,其利用率通常在 60% 70%之间，故选用电动机的额定功率 额，由此得到的额定功率是 们选择电动机的功率为 选择电机 根据计算机算出来的额定功率，刀盘转速以及该机使用的减速机构的传动比，选择额定功率为 速在自身减速后为 2000作电压为 380 切片可靠性的计算 为了使在切片过程中，物料的进给都可靠，显然要保证物料下落到挡板的时间 。现分析如下： 假设物料道与物料的摩擦系数为 料道的倾斜角为 45则对物料进行受力分析： F= (5) N=所以 F= (6) 又 F=以 a=算作用在轴上的压力 Q Q=2 2) (7) =2 5 ） =角： 127计算见后） 计算功率 为3知选 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 则由公式 ： （ 8） 则得出 选 V 带的型号 可用普通 带，现选普通 根据 2000 r/机械设计手册查出为 带。 求大小带轮 由 机械设计手册中 表 130 71 在取小轮 3 公式： d2=（ 9） 可得出 d2= 71 52 中在机械设计手册查出为 机械设计手册表 13 526 虽然 但其误差小于 5%，在允许的范围内，所以 50 可以。 验算带速 V 由公式 V= 1000601 （ 10） 则可以算出 = 1000601 = 63 2000/(60 1000)=m/s 25 m/s 的范围内，合适 。 计算 V 带的基准长度 a 查机械设计手册由其中计算 8： .5(d1+ （ 11） 初步计算选取 可以得出 .5(d1+(63+250)=248，现在取 48,由公式0.7(d1+20 所以得出包角合适。 求 V 带的根数 查机械设计基础由公式： Z=)( 00 （ 16） 已知 000 r/ 3 查表可以得出 W 由传动比 i=4 查表 13W 由 1= 查表 13表 13L=此可得 Z= 以 根 求作用在带轮轴上的压力 机械设计手册表 13带每米长的质量 q=kg/ )00 c （ 17） 其中 Z 为 V为 以得出 2) 现在计算作用在带轮上的压力 由公式： 0 18） 可以得出 V 带轮的设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 V 带轮材料的选择 设计 量小，结构工艺好，无过大的铸造内应力，质量分布均匀，转速高时要经过动平衡，轮槽工作面要精细加工（表面粗糙度一般为 减少带摩 擦，各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较均匀。 9带轮的材料主要采用铸铁，常用的材料牌号为 速较高时采用铸钢，小功率采用铸铝或塑料。考虑本设计的功率情况和转速，本设计采用铸铁，材料牌号为 带轮结构形式的设计 铸铁制 V 带轮的典型结构有以下几种形式：实心式、腹板式、孔板式、椭圆轮辐式。 10 V 带轮的结构形式与基准直径有关。当带轮基准直径为 d（ d 为安装带轮的轴的直径， 可采用实心式；当 300采用腹板式；当 300时 100采用孔板式；当 300时可采用轮辐式 由 主动轮基准直径 3 装轴带轮轴的直径 d=25 d 小带轮选用实心式 从动轮基准直径 32 300 大带轮选用腹板式 轮尺寸的设计 V 带轮的轮槽与所选用的 V 带的型号相对应，此设计选的是 ，根据书上表格可直接得出 基准宽度 0 基准下槽深度 0 间距 e=14 0.3 小轮缘 厚 .5 轮宽度 B=28 带轮的总长 L=（ d=40 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 图 4 主动轮 4 V轮 d=20050，所以采用腹板式。由其轴径为 35 基准宽度 0 基准下槽深度 0 间距 e=14 0.3 小轮缘厚 .5 轮宽度 B=26 带轮的总长 L=（ d=45 图 5 从动轮 5 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 轮槽工作表面的粗糙度为 于这两个带轮在切片机运行过程中起着非常重要的传动作用，所以两个带轮轮槽工作表面的粗糙度均取 11 轴的选择 选取轴的材料为 45 号钢，调质处理。根据轴上零件的安装、定位及轴的制造工艺，确定轴的结构如图五： 图 6 轴 计算轴的最小直径 轴的强度计算 ，由公式计算轴的最小直径，由公式： （ 19） 得出 3965*112 28 算轴的输出力矩 T，由公式： T=955020） 可以得出 T =9550 36 的输出直径显然不大，且与轮盘和从动轮的 尺寸比列不协调，考虑到与键槽和电动机的输出直径为 35经远大于 所以取最小轴径 5 轴的结构尺寸确定 轴的两端分别与刀盘的从动轮相连接，所以取 5 轮及刀盘采用轴肩定位，且定位高度 h2 虑此处轴径，出轴承产品目录中初步选定 6209 深沟球轴承轴承，其尺寸为 d D B=45 85 19, 所以5手册 6209深沟球轴承轴承的轴肩高为 4 以 3 刀盘的尺寸和从动轮的尺寸确定 5 5 轴承的尺寸，可以确定 0 轴承端盖的结构和传动轴，确定轴承端盖的总宽度为 20，根买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 据轴承端盖的装拆及 便于 对轴承添加润滑剂的要求，去 0,0 据轴的总体尺寸，取 30 轴的校核 求轴上的载荷，首先根据轴的结构，作出轴的计算简图。根据轴的计算图，做出轴的弯矩图和扭矩图 。 图 7 轴的载荷分析图 of s 从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出靠近大带轮轴承上的截面为危险截面。现将计算的危险截面处的 M、 选取轴的材料为 45 号钢，调质处理。根据机械设计表 14经算出轴的最小直径为 35 矩为 36 以，可以计算出作用在轴上的力圆周力 Ft=21） 53600*2=200N 作用在刀片上的力径向力 030 F （ 22） 可以得出 根据上面的数据和轴的机构以及弯矩和扭矩图中可以看出，受载荷最大的面是靠近大带轮的轴承端面，因此求得此截面的弯矩扭矩如下表： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 表 3 截面的弯矩扭矩 of 荷 平行于轴 垂直于轴 支反力 F 741 弯矩 M 4245N/mm / /2 总弯矩 221 M =63999 N/22 9 0 2 0 73 4 2 4 5 M =35413 N/矩 T 按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面 C）的强度。根据机械设计式（ 15以及上表的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取 =算轴的应力 ,由公式： ( （ 23） 得出轴的应力： ( =面已经选定轴的材料为 45号钢，调质处理，由机械设计表 15 60 以计算出轴安全。 故该轴在此截面的右侧的强度也是足够的。本机无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。至此 ,轴的校验结束 ,轴的校验合格。 12 轴承的选择和校核 轴承的选择 由于轴承主要承受的只有机体中的轴，刀盘，从动轮的径向力。故选用 6209深沟球轴承轴承的主要参数： n=396r/计寿命为 8 年，工作小时数 4000小时。 轴承的校核 深沟球轴承一般是由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。内圈装在轴上，外圈装在机座和轴承座上。滚动体与内外圈的材料应具有高的硬度和接触疲劳强度、良好的买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 耐磨性和冲击性。一般用含铬合金钢制造。 13工作表面要磨削和抛光。与滑动轴承相比，角接触球轴承具有摩擦阻力小、起动灵敏、效率高、能够同时承受径向和轴向的作用力等优点。所以选择深沟球轴承。 14 因该轴承受 和须求出当量动载荷 P。计算时用到的径向系数 X、轴向系数 Y 要根据 0 轴承型号未选出前暂时不知道，故用试算法。根据机械设计基础表 16取 0r=e= 因 88N， r=e，由机械设计基础表 16得X=Y= 由公式 P=X Y （ 24） P= 计算所需径向基本额定动载荷值，由公式： 161060 （ 25） 机械设计基础表 16 （查机械设计基础表 16工作温度不高）； 24000h 所以： fC 9101200010 396601 1661 9102900 N 920 N 故 6209深沟球轴承轴承轴承的 0r=288/1920=原估算接近，适用。 键的选择和校核 键的选择 均为一般联接，可选用普通平键中的圆头普通平键。 安装刀盘处键的选择： 此处轴的直径 5 机械设计课程设计手册表 4度 b=8 度 h=7 键长 L=14 与皮带轮联接的键的选择： 此处轴径为 5 理选用键的宽度 b=8 度 h=7 键长 L=18 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 的校核 键、轴的材料都是钢，键采用静联接，冲击轻微。查机械设计基础表 14 p=120 150 p=135 键 1的工作长度 l=4 7 与刀盘的接触高度 k=.5 机械设计手册由公式： p=02 （ 26） 得出 16 于 p所以键 1的强度合适。 键 2的工作长度 l=5 19 与皮带轮的接触高度 k=mm p=02 （ 27） 得出 36 于 p所以键 1的强度合适 T 传动的转矩 N m k 键与轮毂键槽的接触高度 l 键的工作长度 mm d 轴的直径 5 结构设计 刀盘总成的结构设计 刀盘总成是完成切削 过程并且保证切削质量的最重要部件；刀盘总成有刀盘、刀片、和调整垫片以及螺钉组成，通过调整垫片即可调整切片厚度。调整垫片有多块，厚度均为 1用调整垫片时，可以切 5一块垫片则可切 6据要求，切削厚度为 5刀片需要通过调节以保证切削厚度，所以刀片厚度应稍大于切削厚度以嵌入刀座并可进行调节，刀片厚度取 5 考虑到本设计的卧式切片机的切削物料以土豆等作物为主，刀片的长、宽应接近作物的尺寸了。 15考虑到平带是圆周运动，因此我设计在每隔一定的距离安装一把刀片，有效的利用圆周运动，大 大的提高工作效率。在整个刀座上装有 2 把刀片，即在平带运动一周的时间内，刀片切削 2次。刀片的尺寸为长取 105取 53用铆钉将刀片铆上去。铆钉的大小选取：采用沉头的型式， ,10 。 刀盘是铸造而成，要求其质量分布均匀，保证转动的平稳性。 6 入料斗的设计及叶轮的设计 入料斗是保证进料顺利，同时起定力刃的作用，根据本机构的整体特点，入料斗买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 设计成倾斜的矩形状，这样物料可以出重力自动下滑，入料斗和叶轮之间的距离不能太大或太小，必须保证切片的厚度， 所以设计入料斗与 刀盘之间的距离为 100 16现考虑如何让茎块进入料斗后能顺利下滑，来完成切割工序，首先查表得到物料与物料之间的摩擦系数为 在分析茎块在料斗中的受力情况。 要让茎块能顺利下滑，必须要求向 x 轴的投影在 x 轴的正方向上， 那样茎块才能顺利下滑，那么就必须要求 ，斜坡角度的确定过程如下： 1 （ 28） 要想让茎 块能顺利下滑的话， 那么必须 0，也就是说 时茎块就能顺利下滑， f=到 =而 ， 所以取 =45，也就是说料斗的倾斜角度 =450。 7 机架的设计 机架设计要求 机架起到在机器中支承或容纳零、部件的作用，机架的设计主要应保证以下三点： (1)、 足够的强度和刚度； （ 2）、 形状简单，便于制造； （ 3）、 便于在机架上安装附件等。 绝定机架工作能力的主要准则是刚度。在卧式切片机的中刚度决定着切片机的生产效率和切削精度。 17 强度是 评定重载机架工作性能的基本准则。机架的强度应根据机器在运转过程中可能发生最大载荷或安全装置所能传递的最大载荷来校核其静强度。此外还要校核其疲劳强度。机架的强度和刚度都需要从静态和动态两方面来考虑。动刚度是衡量机架抗震能力的指标，而提高机架抗振能力应从提高机架构件的静刚度，控制固有频率，加大阻尼等方面着手。 机架受压结构及受压弯结构都存在失稳问题。有些构件制成薄壁腹式也存在局部失稳。稳定性是保证机架正常工作的基本条件。必须加以校核。 为了满足稳定切片和切削效率的要求，本设计的卧式切片机采用机座机箱铸成一体使得 整体的结构更加简单、合理、稳定，减少震动。 机架材料的选用及 壁厚选择 铸造机架常用材料： 铸铁：铸铁流动性好，体收缩和线收缩小，容易获得形状复杂的铸件。铸铁的内买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 摩擦大、阻尼作用强，故动态刚性好。另外还有切削性能好、价格便宜和易于大量生产等优点。铸铁主要 有灰铸铁、球墨铸铁。 18 铸造碳钢：铸钢的弹性模量大，强度也比铸铁高，故用于受力较大的机架。由于钢水流动性差，在铸型中凝固冷却时体收缩和线收缩都较大，故不宜设计复杂形状的铸件。 铸造铝合金：铝合金密度小、重量轻，通过热处理强化，具有足够高的强度 、较好的塑性，良好的韧性。 材料的选用，主要是根据机架的使用要求。本设计中的离心式切片机的形状较复杂。铸铁的铸造性能好、价廉和吸振能力强，应用也最广。焊接机架具有制造周期短、重量轻和成本低等优点。由于本设计的机架结构较为复杂，为了满足支撑其它各零件的要求，本离心式切片机机架各零件零件采用 体选择焊接的方式。 壁厚选择 当机架零件的外廓尺寸一定时，因而在满足强度、刚度、振动稳定性等条件下，应尽量选用最小的壁厚。 机架整体设计 机架整体应起到固定及连接各零件的作用。机架由以下几部分组成：支 腿、底板、电机护罩、输出滑板、机壳、刀片座、连接板、支板、连接板、固定箱、固定箱盖。 8 机体结构的设计 机体就是由机座和箱体焊接而成，材料为 体的安装传动轴的， 为了减少整个机体的重量，采用机座把箱体支撑起来， 再把箱体和箱盖相连接，使得整体结构更简单、合理、稳定，减少震动。 19 机座的下面安装电机，比带轮设置在机体外面，这样方便调节比带轮的松紧，检查皮带的安装是否正确到位 。 本设计的优点 本机构主要是针对中小型场合而设计的， 它可以对多种茎块类作物进行工作，且有较高的生产效率。同时该设 备结构简单，体积比较小，重量比较轻，生产率处于大型机械与手工劳动之间，适合劳动作坊等小场合。 9 结论 由于 本设计因为个人知识有限， 本切片机采用卧式刀盘，因此在切片的过程中难免会